二冲程对置发动机工作特性研究

二冲程对置发动机以其良好的功重比广泛应用于无人机、无人车等领域,采用火花点燃的工作方式使之更适合采用汽油为工作介质。文中针对装备应用需采用航空煤油的技术需求,进行了不同介质（煤油和汽油）,不同喷射系统（夹气燃油喷射和气道喷射）之间的试验对比.结果表明：燃料同为汽油时,在不同节气门开度工况下,采用夹气喷射的发动机动力性优于气道喷射;只有夹气方式可以使煤油实现冷起动;进行了夹气煤油整机配机试验,在高转速工况下,节气门开度由30%提高至80%,发动机的功率和扭矩分别约增加了10 kW和65 N·m,工作过程与传统的火花点燃式发动机几近相同;最后探究了节气门控制在50%,夹气方式下煤油与汽油的性能差异对比,表明采用汽油燃料的动力性更优,功率和扭矩分别约增加了5 kW和35 N·m.     

对置活塞二冲程汽油机分层稀燃组织研究

结合对置活塞二冲程汽油机缸径小、冲程长的特点,提出了进排气侧非对称喷雾方式,并采用AVL-Fire软件对喷雾方向进行优化,实现全负荷工况下的缸内均匀混合;同时研究了部分负荷工况下二次喷射对分层混合气形成和稀燃组织的影响.结果表明,进气侧喷射角增大有利于提高缸内混合气的均匀度,排气侧喷射角增大会导致燃油蒸发率降低;二次喷油比例影响分层混合气浓稀区的分布,二次喷油时刻影响缸内混合气稀区的均匀性.当进气侧喷射角为30°、排气侧喷射角为15°时,选择第一次喷油时刻为220℃ A,第二次喷油时刻为270℃ A且二次喷油比例为20%,可有效组织混合气分层.在部分负荷工况下,采用分层稀混合气相比均匀稀混合气的火焰发展期缩短约30%,快速燃烧期缩短约15%.      

对置式液压自由活塞发动机活塞液力控制策略

利用Matlab/Simulink软件耦合Amesim软件建立了对置式液压自由活塞发动机(OPHFPE)联合仿真模型.针对OPHFPE在工作过程中的不稳定性,提出了基于活塞位移、速度以及高压油压力的PI反馈控制与预测发动机运转状态的前馈控制相结合的活塞液力控制策略.仿真研究表明:在活塞液力控制策略的调节下,OPHFPE系统可以连续稳定运行,具有良好的鲁棒性.     

双对置二冲程柴油机扫气过程的进气口结构影响规律

针对对置活塞、对置汽缸(OPOC)柴油机的结构特点,基于ANSYS Fluent软件对一款典型的OPOC柴油机扫气过程建立了三维仿真模型,模型主要涉及柴油机进气道和进气口部分、排气道和排气口部分以及内、外活塞之间的气缸部分,由此研究了进气口结构对双对置内燃机扫气过程的影响规律。研究结果表明:当涡流排高度比从0.37增大到0.63时,进气口面积随之减小,进气量减少,扫气效率下降;当涡流排高度比为0.5时,涡流排径向倾角由8°增大到40°,缸内涡流比和实际进气量均随之增大,涡流排倾角为34°时缸内涡流比和实际进气量达到最大且扫气过程最为理想。该结果可为二冲程柴油机的动力性、经济性和排放性研究提供参考。     

基于水平对置的双级活塞发动机

本实用新型公开一种基于水平对置的双级活塞发动机（专利号：201220320084.3）,其包括主动活塞机构和辅助活塞机构组成的双级活塞装置,所述主动活塞机构和辅助活塞机构置于主辅活塞外缸体内形成对置设置。所述基于水平对置的双级活塞发动机设置有至少4组双级活塞装置,每两组双级活塞装置形成水平对置的组合。本实用新型具有的有益效果是：使发动机的整体高度降低、整车的重心降低,车辆行驶更加平稳,发动机安装在整车的中心线上,两侧活塞产生的力矩相互抵消,大大降低车辆在行驶中的振动,便发动机转速得到很大提升,减少噪音。     

对置活塞二冲程柴油机喷油角度对油气混合的影响

对于对置活塞对置气缸(OPOC)柴油机燃烧组织困难的特点,利用AVL FIRE软件对该型样机不同的喷油策略进行模拟计算,对比分析不同喷油方案下的缸内湍动能、缸内平均温度分布、缸内压力分布以及燃烧累积放热量对燃烧性能的影响。结果表明:优化喷油方向是改善燃烧的有效手段,其中优化喷油角度可以有利于湍动能的形成,更好地促进组织燃烧,从而提高柴油机的性能。     

对置活塞液压输出发动机同步驱动机构动力学分析

结合一种新型对置活塞液压输出发动机（OPHO）整体设计概念,根据其同步驱动机构的工作原理建立了数学理论模型,并运用多体动力学软件Adams搭建了该机构与传统曲柄连杆机构动力学仿真分析模型,得到了该同步驱动机构关键运动部件的受力情况.仿真分析结果表明,OPHO发动机的动力活塞在竖直方向的侧向力较小,缓解了气缸壁磨损的现象,延长了发动机及其零部件使用寿命.其同步驱动机构采用对称布置形式,发动机在水平方向的振动和受力可被抵消,因而发动机的整体平衡性较好.      

涡轮增压发动机二冲程制动性能

考虑到进、排气管内的压力波与涡轮增压器对发动机进、排气过程的影响,应用GT-POWER软件建立一种二冲程制动工况下的涡轮增压发动机模型,并通过对发动机制动过程仿真计算,分析发动机转速、排气门开启时刻与发动机制动性能之间的关系.仿真结果表明,在排气门工作参数一定时,发动机制动转矩、制动功率随转速增加而增大;在排气门升程曲线、第二次开启发生时刻均一定时,对应每个发动机转速,均存在唯一的第一次开启发生时刻使得制动功率最大,而且该时刻随发动机转速而变化;在排气门升程曲线、第一次开启发生时刻均一定时,第二次开启发生时刻延迟,将使得压气机运行点趋近甚至超出喘振线.     

旋转对置活塞发动机运动学特性研究

高功率密度发动机是未来内燃机的发展趋势.旋转对置活塞发动机结构简单,做功频率是传统往复式活塞发动机的两倍,可以显著提高发动机的理论功率密度,是小型无人机、混合动力系统的理想动力源.文中通过建立数学模型,探究了旋转对置活塞发动机的结构参数对活塞运动规律、气缸容积变化规律和压缩比的影响,分析了相邻活塞运动碰撞的边界条件.研究结果表明,活塞线速度对椭圆齿轮节曲线偏心率的变化最为敏感,当线速度大于平均值时,线速度与偏心率成正比,线速度小于平均值时则成反比;偏心率的增大可以减小气缸的余隙容积,且使下止点对应的气缸容积增大,进而调节发动机的压缩比;活塞端面夹角增大可以减小气缸的余隙容积;偏心率和活塞端面夹角在±10%的范围内变化时,压缩比相应的变化范围分别为5.62～12.04和5.01～23.45,当偏心率过大时将导致相邻活塞发生碰撞.     

顶置进排气二冲程发动机的节能改造

通过GT-POWER、Flow simulation进行发动机的数字建模与仿真模拟,完成了凸轮轴曲线的优化设计。通过燃烧室的改造与可更换活塞顶的实验方法,对活塞顶部进行嵌入具有特定形状与定量体积的活塞顶。实现了燃烧室活塞室的改造与压缩比的调节。成功验证了充分利用做功行程的顶置进排气二冲程发动机的工作可行性和其节能减排效果。并且探索出一套可快速精确加工凸轮轴的方法,有效的减少凸轮加工的时间与费用。     

对提高二冲程汽油机性能的研究

介绍了采用分层进气和排气动力效应提高二冲程汽油机的性能,在全负荷速度特性上,改进后汽油机的最低油耗率为313g/kW·h,较原机降低34.1％;最大功率为2.5kW。较原机提高13.6％;同时,减少了二冲程汽油机排气排放物CO,HC的排放浓度。     

二冲程汽油机分隔扫气的试验研究

介绍应用分隔扫气提高二冲程汽油机性能的试验研究，讨论分隔扫气主要参数的确定及其对发动机性能的影响，分析分隔扫气汽油机的基本特性。分隔扫气汽油机油耗率平均比原机降低１４．３％．     

气口参数对二冲程重油发动机扫气性能的影响

利用三维计算流体力学(CFD)软件Fluent对航空用二冲程重油发动机的扫气过程进行模拟。研究气口仰角、流通面积及开启时刻对与发动机容积效率和扫气损失的影响。在保证发动机容积效率的前提下尽可能地减小扫气损失,并推迟排气口的开启时刻。以发动机整机性能最优为目标,确定最佳的气口参数组合,为发动机整机设计提供理论依据。     

小型二冲程汽油机排气压力波的计算

建立小型二冲程汽油机非常排气流动的数学模型，给出用特征线法解排气压力波的计算实例。在计算过程中通过迭代不断修正特征线的位置，提高了数值解的精度。计算结果与结果相当吻合。     

电增压促进废气再循环对发动机性能的影响

在一台1.5 L带废气涡轮增压的直喷汽油机上进行了电动增压和废气再循环（exhaust gas recirculation, EGR）协同对发动机动力性和经济性的影响规律试验研究。结果表明：全负荷下电动增压促进最高废气再循环率随转速的上升而下降,在4个试验转速下分别提升了17.7%、15.2%、13.84%和0;部分负荷下电动增压促进最高废气再循环率随负荷的提高与转速下降,在6个试验工况下最高废气再循环率分别被提高了23.63%、30.31%、0、14.09%、19.74%和0。全负荷与较低的3个转速下电动增压介入后有效燃油消耗率（brake specific fuel consumption, BSFC）降低近10%,最高转速下废气涡轮增压完全取代电动增压;部分负荷下的两组工况内,电动增压介入后,最高BSFC降低了10.8%和8.4%。结论表明合理应用电增压促进最高废气再循环率可以提升发动机的燃油经济性并保持较高的动力性。     

二冲程柴油航空发动机混和扫气数值仿真

 为建立某型二冲程柴油航空发动机气缸内部三维扫气模型和缸内气相流动数学模型,并对气口结构进行分析,采用分块耦合方法和应用黏接技术对模型进行网格划分,使用GT-power 获取仿真边界条件,利用Fluent 软件对缸内气体流动进行三维数值模拟。研究结果表明：横流扫气在弱流动区域容易形成扫气盲点;回流扫气可以形成较好的径向涡流,但轴向涡流速度较低,降低扫气效率;混合扫气能减小扫气盲区,形成较好的螺旋涡和速度较高的轴向涡流,与回流、横流扫气相比,排气速度提高12.6%和125.2%,极大地提高了扫气效率。     

液力变矩器与发动机最佳匹配的计算机辅助分析

本文在分析液力变矩器与发动机匹配性能的基础上，建立了评价匹配性能的评价参数和方法，给出了匹配计算的计算机程序、数学模型、基本功能等。